混凝土结构设计常见问题分析

混凝土结构设计常见问题分析

一些潜在的混凝土结构设计的问题也随之而来，这不但会给建筑工程的安全带来一定的风险，造成一定的生命财产安全，同时还将会使企业的声誉受损，影响企业的长远发展。因此，做好建筑工程混凝土结构的设计非常重要。本文主要阐述了有关钢筋混凝土结构设计中的常见问题。

标签： 混凝土；结构设计；问题

现阶段，混凝土结构已经成为现代建筑行业使用的主要技术，这主要是因为混凝土结构有着良好的可塑性和持久性。但是在长期的发展过程中，混凝土结构也难免出现一些问题，这些问题的出现对于后期的使用都存在一定的潜在风险，使得建筑结构的安全无法予以保证。因此，加强对混凝土结构设计中常见问题的分析研究非常必要。

一、结构计算应注意的问题

对计算参数及计算假定选用不当，影响了计算结果的准确性、可靠性，甚至影响了结构的安全性。计算中对是否点取“对所有楼层强制采用刚性楼板假定”选用不当。在计算中应采用符合实际情况的楼板刚度计算假定；当结构存在楼板开大洞、不连续、弱连接等情况，不符合刚性楼板假定时，应采用“弹性楼板假定”计算，同时地震作用应采用总刚分析方法计算；而计算结构的位移比时，则应选用“对所有楼层强制采用刚性楼板假定”进行补充计算。在计算框架结构、框架-剪力墙结构、带转换层的结构时，计算层刚度比选用“剪切刚度”不妥，宜选用“剪弯刚度”计算各层侧向刚度比。在输入风荷载信息中，結构基本周期取值与结构计算第1周期相差过大。结构基本周期可直接取用经计算得到的结构第1周期数值填入，再对结构重新计算，以使结构风荷载的计算更为准确。多层混凝土结构整体计算，当楼层的弹性水平位移比大于1.3时，仍未计入双向水平地震作用下的扭转影响。根据《建筑抗震设计规范》（GB50011—2001）（2008版）第3.4.2.1条，当楼层的弹性水平位移比大于1.2时，结构属于平面扭转不规则，又根据规范第5.1.1条，质量和刚度分布明显不对称的结构，应计入双向水平地震作用下的扭转影响。建议当楼层的弹性水平位移比大于1.2时，宜计入双向水平地震作用下的扭转影响。在结构整体计算时，设计未考虑最不利地震作用方向的影响。地震沿着不同方向作用时，结构的地震反应一般也不同，当计算给出的最不利地震作用方向与计算方向的夹角较大时，设计人员应将最不利地震作用方向作为附加地震作用方向，验算该方向的地震作用对整体结构的影响。计算竖向不规则结构时，要注意是否有薄弱层。当某层结构的抗剪承载力小于其上一层的80%，不符合规范要求，设计需在计算总信息中强制定义此层为薄弱层，以使计算能够按照规范规定增大薄弱层的地震剪力；例如计算某高层建筑，其第3计算层的抗剪承载力与相邻上一楼层的比值在两个方向分别为0.73和0.59，均小于规范限值0.8，设计需要定义此层为薄弱层；一般情况，结构转换层为计算薄弱层。

二、上部结构设计中存在的问题

1、框剪机构，剪力墙的布置要均匀，不要出现单肢剪力墙刚度过大的剪力墙，以避免应力过于集中，一旦破坏，将构成严重影响。而且与之相关连的基础、连梁等构件的设计难度都会加大。刚度较大的第一级别剪力墙（同一级别剪力墙是指刚度相近，比值小于2的剪力墙），其肢数不能少于四肢。另外，遇到中震时，我们应考虑第一级别剪力墙进入塑性后，还应该有小级别的剪力墙来维持建筑变形，不至于过大而产生次生灾害。这既是多道设防的概念。但当遇到大震时，小级别的剪力墙也进入塑性阶段后，建筑物基本上已经破坏了。此时，我们应通过设计，有选择的让梁破坏，从而保证柱子的完整性，来保证建筑不倒或缓倒，以争取时间，减少人员伤亡。这就是我们所说的延性设计。

2、混凝土结构设计中的裂纹问题及其控制

裂纹是固体材料中的某种不连续现象。多年来，有关混凝土的现代试验完全证实了在尚未受荷的混凝土和钢筋混凝土结构中存在微裂纹，主要有骨料与水泥石的粘结面上的粘结裂纹、水泥浆中的裂纹以及骨料裂纹。因而，裂纹在钢筋混凝土结构中的存在有其必然性。

预应力混凝土结构的裂纹控制方法主要是基于“抗”的思想。从传统力学观点来看，由于预先给混凝土梁施加了预压应力，使混凝士梁在外部荷载作用下梁体下缘产生的拉应力全部被抵消（或部分被抵消），因而可避免混凝土出现裂纹（或推迟出现裂纹），混凝土梁可以全截面参加工作），这就相当于改善了梁中混凝土的抗拉性能，而且可以达到充分利用高强材料的目的，从断裂力学观点来看，混凝土材料内部存在许多微缺陷和微裂纹，这些微缺陷和微裂纹在外部荷载作用下会不断演化、发展，最终形成宏观裂纹。这时裂纹并不会失稳扩展，只有随着外载的增加，使裂纹端部的应力强度因子达到混凝土材料的断裂韧性时，裂纹才会失稳扩展。因此，从断裂力学角度来说，由于预先对混凝土梁施加预压应力，从而减小了外载作用下裂纹端部的应力强度因子，避免或是推迟了混凝土出现裂纹。

3、混凝土结构设计中的抗震问题分析

地震力在两类构件之间分配，应考虑不同时段两类构件抗推刚度相对比值的变化。钢—混凝土混合结构中现在采用的主要结构体系为钢框架—混凝土剪力墙（内筒）体系，其中钢筋混凝土内筒为主要抗侧力结构，钢框架主要承担重力荷载，承担较小的水平剪力。在水平地震作用下，有工程经验表明，由于钢框架的抗推刚度远小于混凝上内筒，钢框架承担的水平剪力除顶部几层可为楼层剪力的15%～20%，中部及下部约为相应楼层剪力的10%～15%，有的工程甚至仅有5%左右。虽然此时的水平地震作用要小于塑性阶段，但钢框架仍有可能要承担比弹性阶段大得多的水平地震剪力和倾覆力矩。因此，为符合结构裂而不倒的要求，需要调整钢框架部分的承担的水平剪力，规程抗震要求钢框架—混凝土结构各层框架柱所承担的地震剪力不应小于结构底部总剪力的25%和框架部分地震剪力最大值的1、8倍二者的较小值，以提高钢框架的承载力，并采取措施提高混凝

土内筒的延性。

4、短肢剪力墙的设置问题，短肢剪力墙的使用虽然具有一定的作用，但是在使用数量上一定要严格参照规范，不可设置过多。而且，在抗震达到要求的情况下，建筑设计师可以尽量少采用这种结构，尽量减少后面处理的麻烦。

5、结构计算与分析，随着房屋建筑结构方面新规范的陆续颁布实施，各种计算软件也都更新版本，但在计算时经常会出现各种各样的问题，这其中既有软件自身不完善的因素，也有使用人对规范理解不正确的原因。因此，如何准确、高效地对工程进行内力分析并按照规范要求进行设计和处理，是决定工程设计质量好坏的关键。

综上所述，对于建筑工程来说，只有一个好的混凝土结构设计才能对建筑结构的整体安全质量予以保证。因此，在设计阶段要提高一定的预见性，不断从以往的问题中进行总结，并将这些作为设计的参考资料，取长补短，这样就可以充分的将混凝土结构的优势发挥出来，实现整个建筑工程的利益最大化，从而促进和谐社会的发展。

参考文献：

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[2]刘双庆.钢筋混凝土结构设计常见问题解析[J].四川建材，2012，08.

[3]徐琳，尤天直，朱炳寅.混凝土结构设计常见问题分析[J].建筑结构，2011.